Тема: Разработка методов синтеза флуоресцентных соединений

Гетероциклические соединения, обладающие полезной биологической активностью, являются важной частью в улучшении качества нашей жизни. Их использование в медицине позволяет создавать новые и более действенные препараты. Так же, зачастую, гетероциклы обладают полезной фотофизической активностью - флуоресценцией, что позволяет их использовать в медицине и биологии не только в качестве фармацевтических субстанций, а как флуоресцентные репортеры, к которым в последнее время проявляется большой интерес. С помощью таких репортеров удалось изучить структуры, динамики и функции биологических макромолекул. В связи с возросшим к ним интересом их количество быстро возрастает, что показывает каталог фирмы Molecular probes, в котором уже более 3000 наименований. Но такое количество обуславливается тем, что для разных ситуаций необходимы свои специализированные молекулы. [1]
Одним из классов таких соединений являются арилзамещенные пиразолы. Разработка способов синтеза таких многофункциональных соединений имеет сильную значимость среди химиков. Но часто синтез замещенных гетероциклов является трудоемким, сложным и ресурсозатратным процессом, в связи с этим упрощение и удешевление способов синтеза является важной задачей или условием при разработке. И в последние годы для частичного решения таких проблем используются винилацетиленовые кетоны. Благодаря наличию двух активированных карбонильной группой ненасыщенных связей, молекулы , содержащие такой каркас, способны вступать в реакции присоединения и циклоприсоединения, конденсации и циклоконденсации с различными нуклеофилами и бинуклеофилами для получения целевых продуктов. Винилацетиленовые кетоны могут реагировать с гидразинами, получая необходимые для наших исследований пиразолы, однако внутримолекулярная циклизация может проходить по противоположному пути, с образованием пиразолинов [2].
Цель и задачи исследования
Наша работа нацелена на синтез новых производных пиразолов, обладающих полезной фотофизической активностью и разработке способов их синтеза на основе винил-ацетиленовых кетонов.
Для выполнения цели необходимо решить следующие задачи:
- Синтезировать систематический ряд 5-арилвинил-1,3-диарил-1Я- пиразолов
- Изучить региоселективность образования пиразолов.
- Доказать строение полученных соединений с применением современных физико-химических методов
- Изучить фотофизические свойства производных пиразолов
- Разработать принципиальную технологическую схему производства флуоресцентных пиразолов.
- Испытать полученные соединения в качестве флуоресцентных пенетрантов для капиллярной дефектоскопии.
Объект исследования.
Объектом исследования являются дизамещенные производные пиразолов получаемые по реакции циклоконденсации различных пент-1-ен- 4-ин-3-онов с гидразинами (Рисунок 1).
Предмет исследования.
Предметом исследования являются фотофизические свойства 5- арилвинил-1,3-диарил-1Я-пиразолов.
Научная новизна.
В работе впервые описано влияние гетероциклических п-донорных заместителей на путь проведения реакции цикилизации кросс-сопряженных винил ацетиленовых кетонов и гидразинов.
Растворы полученных нами соединений обладают флуоресценцией и изучены их фотофизические характеристики.
Разработана принципиальная технологическая схема получения флуоресцентных 5-арилвинил-1,3-диарил- Ш-пиразолов.
Ряд синтезированных 5-арилвинил-1,3-диарил-1Я-пиразолов был испытан на возможность использования в качестве флуоресцентных пенетрантов.
Методы проведения исследования.
Изучение литературных источников по теме работы. Проведение синтеза и анализов с использованием современного оборудования.
Теоретическая, научная, практическая значимость полученных результатов.
Изучено влияние заместителей у 0-атомов углерода этиленового и ацетиленового фрагмента енинона, на путь циклизации и образование соответствующих продуктов.
Полученные соединения способны детектировать микродефекты в металлических поверхностях, что может применяться к аппаратам в химической технологии.
Научная обоснованность и достоверность.
Обоснованность и достоверность полученных результатов обеспечивается соблюдением условий проведения эксперимента и современными методами физико-химического анализа.
Научные положения и результаты исследования, выносимые на защиту.
Методика синтеза 3,5-диарилзамещенных пиразолов.
Выводы о влиянии гетероциклических п-донорных заместителей на путь проведения реакции циклизации.
Результаты исследования фотофизических свойств 3,5-
диарилзамещенных пиразолов.
Результаты практического применения полученных соединений в качестве флуоресцентных пенетрантов.
Принципиальная технологическая схема получения флуоресцентных 5- арилвинил-1,3-диарил-1Я-пиразолов.
Апробация результатов диссертации.
Основные результаты диссертационной работы докладывались на научно-практической конференции «Студенческие дни науки в ТГУ» (Тольятти, 2019).
Опубликованость результатов.
По теме диссертации опубликована работа в журнале, входящем в систему «Web of Science».
Личный вклад диссертанта.
Обобщен и проанализирован материал по теме диссертации. Представленные результаты в диссертации получены автором самостоятельно и совместно с соавторами опубликованных работ. При этом автор принимал непосредственное участие в лабораторных экспериментах, анализе полученных результатов, расчетах и формулировке выводов.
Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех разделов, выводов, 10 таблиц, списка используемой литературы (53
источника), Основной текст работы изложен на 72 страницах.

Купить

1. Исходя из полученных экспериментальных данных расширены сведения о региоселективности реакции циклоконденсации кросс- сопряженных виниацетиленовых кетонов с гидарзинами.
- Стерически незатрудненная двойная или тройная связь является предпочтительной целью для нуклеофильной атаки, что ведет реакцию по пути образования пиразолиновых циклов.
- П-донорный заместитель, находясь в 0-положении двойной связи кросс-сопряженного енинона, дезактивирует ее, тем самым реакция идет по пути образования пиразола. Аналогичный результат наблюдается у енинонов, с равноценными донорными заместителями в 0-положениях двойных и тройных связей
- При реакции с пиридинилгидразином происходит образование пиразольного кольца, в отличие от аналогичной реакции с фенилгидразином, в результате которой циклизация идет по двойной связи, которая изначально является более предпочтительной
2. Среди ряда полученных производных пиразолов полезной фотофизической активностью обладают соединения 103 b, d, g, h, m, j, k, i, l. Наиболее интенсивными флуорофорами являются пиразолы с бензофурильным заместителем 103 j и 103 k.
3. Разработана принципиальная схема производных пиразолов, обладающих фотофизической активностью.
4. Пиразолы 103d, 103j, 103k, 103i. были испытаны в качестве флуоресцентных пенетрантов для люминесцентной дефектоскопии. Под детектированием УФ-излучения, соединения показали способность проникать в микродефекты в металлических поверхностях.

Купить